KR20010075105A - Thin film magnetic head with tip sub-magnetic pole and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
박막자기헤드는, 하부자극(8)과, 상기 하부자극에 대향하여 배치된 상부자극(16)과, 상기 하부자극 및 상부자극 사이에서 양 자극으로부터 이간되어 배치된 기록코일과, 상기 상부자극의 상기 하부자극 측에서 부상면(ABS) 근방에 설치된 상부 선단 부자극(22)을 구비한다. 상기 상부 선단 부자극(22)은, 그 본체부분의 코어폭(SW2)이 부상면에서의 코어폭(SW1) 보다 크게 형성되어 있다. 상기 상부 선단 부자극(22)의 코어폭이 넓어지기 시작하는 위치를 선단 볼록부 높이(SH)로서 정의하였을 때, 상기 선단 볼록부 높이는, 0.3㎛ 이상으로 선정되고, 본체부분의 코어폭(SW2)과 상기 부상면에서의 코어폭(SW1)의 차를 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)으로 정의하였을 때, 상기 코어폭의 넓이 증가분은 3.2㎛ 이하로 선정되고, 상부 선단 부자극(22)의 막두께를 선단 부자극의 길이(SL)로서 정의하였을 때, 상기 선단 부자극의 길이는, 3.6㎛ 이하로 선정되어 있다. 이와 같은 구조를 가지는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드는, 양호한 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성을 나타낼 수 있다.The thin film magnetic head includes a lower magnetic pole 8, an upper magnetic pole 16 disposed opposite the lower magnetic pole, a recording coil spaced apart from both magnetic poles between the lower magnetic pole and the upper magnetic pole, and the upper magnetic pole of the upper magnetic pole. The upper tip sub-pole 22 is provided near the floating surface ABS on the lower side of the magnetic pole. The upper tip secondary magnetic pole 22 is formed such that the core width SW2 of the main body portion is larger than the core width SW1 on the floating surface. When the position where the core width of the upper tip sub-pole 22 starts to be widened is defined as the tip convex height SH, the tip convex height is selected to be 0.3 μm or more, and the core width SW2 of the main body portion is defined. When the difference between the core width SW1 on the floating surface is defined as the width increase (△ SW) of the core width of the tip sub-pole, the width increase of the core width is selected to be 3.2 μm or less, When the film thickness of the magnetic pole 22 is defined as the length SL of the tip sub-pole, the length of the tip sub-stimulus is selected to be 3.6 µm or less. The thin film magnetic head having the leading sub-pole having such a structure can exhibit good overwrite characteristics and recording bleeding characteristics.
Description
자기디스크장치, 자기테이프장치 등에 사용되는 자기헤드로서, 유도형 기록재생박막헤드나, 유도형 기록헤드와 자기저항효과형 소자를 이용한 재생헤드를 조합시킨 복합형 자기헤드 등이 알려져 있다.As a magnetic head used in a magnetic disk device, a magnetic tape device, or the like, an inductive recording / reproducing thin film head, a hybrid magnetic head in which a combination of an inductive recording head and a reproducing head using a magnetoresistive element is known.
도 1은 전형적인 복합형 자기헤드의 구성을 일부 잘라내어 나타낸 것이다. 자기헤드의 내부를 보기 쉽게 하기 위해 최상위층의 보호층의 도시를 생략하고, 또한 기록헤드(WR)에 대해서는 그 우측절반을 잘라내었다.1 is a partial cut-away view of a typical hybrid magnetic head. In order to make the inside of the magnetic head easier to see, the protection layer of the uppermost layer is omitted, and the right half of the recording head WR is cut out.
도시한 복합형 자기헤드는, 반도체기판(웨이퍼)(1)과, 상기 기판(1) 상에 형성된 기판보호막(2)과, 상기 기판보호막(2) 상에 형성된 재생헤드(RE)와, 상기 재생헤드(RE) 상에 형성된 기록헤드(WR)와, 상기 기록헤드(WR) 상에 형성된 보호층(17)(도시생략)을 갖추고 있다.The composite magnetic head shown includes a semiconductor substrate (wafer) 1, a substrate protective film 2 formed on the substrate 1, a regeneration head RE formed on the substrate protective film 2, and A recording head WR formed on the reproduction head RE and a protective layer 17 (not shown) formed on the recording head WR are provided.
재생헤드(RE)는, 하측 자기실드층(3)과, 상기 하측 자기실드층(3) 상에 형성된 제 1 비자성 절연층(하측 갭층)(4)과, 상기 제 1 비자성 절연층(4) 상에 형성된 자기변환기(5)와, 상기 자기변환기(5)의 양단에 형성된 한쌍의 단자(6)(도시한 예에서는 한쪽만 나타낸다)와, 자기변환기(5) 및 한쌍의 단자(6) 상에 형성된 제 2 비자성 절연층(상측 갭층)(7)과, 상기 제 2 비자성 절연층 상에 형성된 상측 자기실드층(8)을 가지고 있다. 상기 상측 자기실드층(8)은, 기록헤드(WR)의 하부자극과 겸용되어 있다.The reproduction head RE includes a lower magnetic shield layer 3, a first nonmagnetic insulating layer (lower gap layer) 4 formed on the lower magnetic shield layer 3, and the first nonmagnetic insulating layer ( 4, a magnetic transducer 5 formed on the pair, a pair of terminals 6 (only one of which is shown in the illustrated example) formed on both ends of the magnetic transducer 5, a magnetic transducer 5 and a pair of terminals 6 ), A second nonmagnetic insulating layer (upper gap layer) 7 formed on the upper layer) and an upper magnetic shield layer 8 formed on the second nonmagnetic insulating layer. The upper magnetic shield layer 8 is combined with the lower magnetic pole of the recording head WR.
기록헤드(WR)는, 하부자극(8)과, 기록갭층(9)과, 상기 기록갭층(9)에 배치된 소용돌이 모양의 기록코일(12)과, 상기 기록코일(12)을 덮는 제 3 및 제 4 비자성 절연층(10, 11)과, 이들 비자성 절연층(10, 11) 상에 형성된 상부자극(16)을 가지고 있다. 또한, 소용돌이 모양의 기록코일(12)의 중심부 영역(13)에는 기록코일은 존재하지 않고, 이 중심부 영역(13)에 있어서 상부자극(16)은 움푹 들어가 하부자극(8)에 접속되어 있다. 또한, 상부자극(16)은, 기록매체(20)를 향해 끝이 좁아지는 모양으로 되어 있으며, 이 부분을 특히 상부자극의 폴(pole)(16a)이라 부른다.The recording head WR includes a lower magnetic pole 8, a recording gap layer 9, a swirl recording coil 12 disposed in the recording gap layer 9, and a third covering the recording coil 12. And fourth nonmagnetic insulating layers 10 and 11 and upper magnetic poles 16 formed on the nonmagnetic insulating layers 10 and 11. In addition, the recording coil does not exist in the central region 13 of the spiral recording coil 12, and in the central region 13, the upper magnetic pole 16 is recessed and connected to the lower magnetic pole 8. As shown in FIG. In addition, the upper magnetic pole 16 has a shape in which the end thereof becomes narrow toward the recording medium 20, and this part is particularly called a pole 16a of the upper magnetic pole.
이와 같이, 도 1에 나타낸 복합형 자기헤드는, 재생헤드(RE)의 배면부에 기록헤드(WR)를 부가하는 피기백(piggyback) 구조를 가지고 있다. 또한, 자기헤드의 각 요소의 위치관계를 명확하게 하기 위하여, 도시한 바와 같이 상부자극(16)의 부상면을 X방향, 부상면에서 보았을 때 자기헤드의 안쪽방향을 Y방향, 자기헤드의 적층방향을 Z방향으로 한다.Thus, the hybrid magnetic head shown in FIG. 1 has a piggyback structure in which the recording head WR is added to the rear portion of the reproduction head RE. In addition, in order to clarify the positional relationship between the elements of the magnetic head, as shown in the figure, the floating surface of the upper magnetic pole 16 is viewed in the X direction, and the inner direction of the magnetic head is Y in the magnetic head when the floating surface is viewed from the floating surface. Direction is Z direction.
또한, 재생헤드(RE)의 자기변환기(5)로는, 예를들면 이방성 자기저항효과 소자(MR소자), 전형적으로는 스핀밸브 자기저항효과 소자와 같은 거대자기저항효과소자(GMR소자) 등이 사용될 수 있다. 자기변환기(5)의 양단에는, 한쌍의 단자(6)가 접속되고, 판독동작시에는 일정한 센스전류가 상기 단자(6)를 통해 자기변환기(5)로 흐른다.As the magneto-transducer 5 of the reproduction head RE, for example, an anisotropic magnetoresistive element (MR element), typically a giant magnetoresistive element (GMR element) such as a spin valve magnetoresistive element, etc. Can be used. A pair of terminals 6 are connected to both ends of the magnetic converter 5, and a constant sense current flows through the terminal 6 to the magnetic converter 5 during the read operation.
이와 같이 복합형 자기헤드는, 자기디스크와 같은 기록매체(20)에 대하여 약간의 거리(부상량)정도만 떨어져 대향하여 위치결정되고, 기록매체(20)에 대해 트랙길이방향(비트길이방향)을 따라 상대적으로 이동하면서, 기록매체(20)에 기록되어 있는 자기기록정보를 재생헤드(RE)에 의해 판독하고, 또한 기록헤드(WR)에 의해 기록매체(20)에 대해 정보를 자기적으로 기록하고 있다.In this way, the hybrid magnetic head is positioned to face the recording medium 20 such as the magnetic disk by only a small distance (injury amount), and is located in the track length direction (bit length direction) with respect to the recording medium 20. While moving relatively, the magnetic recording information recorded on the recording medium 20 is read by the reproduction head RE, and the information is magnetically recorded on the recording medium 20 by the recording head WR. Doing.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 복합형 자기헤드에 있어서의 기록헤드(WR)를 더욱 자세하게 설명하는 도이다.2A and 2B illustrate the recording head WR in the hybrid magnetic head of FIG. 1 in more detail.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 기록헤드는, 미소한 기록갭층(9)을 사이에 끼고 2개의 자극(하부자극(8)과 상부자극(16))이 서로 대향하는 구조를 가지고 있다. 기록매체(20)의 주행방향에 의해, 하부자극(8)은 최초로 기록매체(20) 상의 트랙과 만나는 자극이 되기 때문에 리딩측 자극이라 불리며, 다른쪽 상부자극(16)은, 기록매체(20) 상의 트랙이 멀어지는 방향의 자극으로 되기 때문에 트레일링측 자극이라 불린다. 하부자극(8)과 상부자극(16) 사이에는, 비자성 절연층(10, 11)으로 둘러싸인 소용돌이 모양의 기록코일(12)이 존재한다.As shown in Fig. 2B, the recording head has a structure in which two magnetic poles (the lower magnetic pole 8 and the upper magnetic pole 16) face each other with the minute recording gap layer 9 interposed therebetween. The lower magnetic pole 8 is called the leading magnetic pole because the lower magnetic pole 8 first meets the track on the recording medium 20 due to the traveling direction of the recording medium 20. The other upper magnetic pole 16 is the recording medium 20. This track is called the trailing side magnetic pole because the track on the axle becomes a magnetic pole in a direction away from it. Between the lower magnetic pole 8 and the upper magnetic pole 16, there is a swirl recording coil 12 surrounded by the nonmagnetic insulating layers 10 and 11.
기록헤드(WR)에서는, 기록코일(12)에 전류를 흘려보내면 상부자극(16) 및 하부자극(8)이 자화되고, 기록캡층(9)의 양측 상부자극(16)의 폴(16a)과 하부자극(7)의 부상면(ABS:Air Bearing Surface)측에서 기록매체(20)에 기록하기 위한 기록자계(누설자계)가 발생한다. 기록헤드(WR)에서는 상기 누설자계에 의해 기록매체(20)가 자화되어 정보의 기록이 이루어진다.In the recording head WR, when an electric current flows through the recording coil 12, the upper magnetic pole 16 and the lower magnetic pole 8 are magnetized, and the poles 16a of both upper magnetic poles 16 of the recording cap layer 9 and A recording magnetic field (leakage magnetic field) for recording on the recording medium 20 is generated on the floating surface (ABS: Air Bearing Surface) side of the lower magnetic pole 7. In the recording head WR, the recording medium 20 is magnetized by the leakage magnetic field to record information.
기록매체(20)에 인가되는 자계강도(H)는 매체 항자력(Hc)의 2배 정도가 적절하다고 볼 수 있으며, 최근의 기록매체의 매체 항자력(Hc)은 3000[Oe:에르스텟(oersted)]에 가깝기 때문에, 기록시의 자계강도(H)는 6000[Oe] 정도인 것이 바람직하다.The magnetic field strength (H) applied to the recording medium 20 can be regarded as about twice the medium coercive force (Hc), and the medium coercive force (Hc) of the recent recording medium is 3000 [Oe: Oersted]. Since it is close to, the magnetic field strength H at the time of recording is preferably about 6000 [Oe].
또한, 일반적으로, 기록매체(20)에 자화의 반전이 일어나는 하한의 자계강도(H)는 매체 항자력(Hc)의 1/2(즉, 1500[Oe]) 정도라고 생각되어진다. 따라서, 기록하고자 하는 트랙의 범위 밖에 매체 항자력(Hc)의 1/2을 넘는 자계가 존재하면, 당해 트랙에 인접하는 트랙에서 자화반전(기록번짐)이 발생되고, 헤드주행방향 트레일링측에서의 자화반전(기록 감자(減磁))가 일어나 기록매체의 기록밀도를 높이는 데 장해가 된다.In general, the magnetic field strength H of the lower limit where magnetization is reversed in the recording medium 20 is considered to be about 1/2 (i.e., 1500 [Oe]) of the medium coercive force Hc. Therefore, if a magnetic field exceeding 1/2 of the medium coercive force Hc exists outside the range of the track to be recorded, magnetization reversal (recording bleeding) occurs in a track adjacent to the track, and magnetization reversal at the head running direction trailing side. (Recording potato) arises, which hinders the recording density of the recording medium.
기록밀도를 높이기 위해서는, 통상적으로 트랙밀도를 높일 필요가 있다. 이를 위해서는, 상부자극의 폴(16a) 단부의 코어폭과 하부자극(8) 단부의 코어폭을 좁게 하여, 발생되는 기록자계의 폭을 좁힐 필요가 있다. 상술한 복합형 자기헤드에서는, 기록헤드(WR)의 하부자극(8)은, 재생헤드(RE)의 상측 자기실드층(8)과 겸용되어 있기 때문에, 자기실드의 기능을 확보한다는 관점에서 그 형상에 일정한 제약이 있다. 즉, 하부자극(8)의 코어폭은, 자기실드의 기능을 겸용할 필요가 있기 때문에, 상부자극(16)의 코어폭 보다도 매우 넓게 형성되어 있었다. 따라서, 양 자극(8, 16) 간에 형성되는 기록자계는 트랙폭 방향으로 넓게 분포되게 되고, 넓은기록자계에서는 기록매체(20)의 트랙피치를 좁히는 것이 어려웠다.In order to increase the recording density, it is usually necessary to increase the track density. For this purpose, it is necessary to narrow the core width at the end of the pole 16a of the upper magnetic pole and the core width at the end of the lower magnetic pole 8 to narrow the width of the recording magnetic field generated. In the above-described hybrid magnetic head, the lower magnetic pole 8 of the recording head WR is used in combination with the upper magnetic shield layer 8 of the reproduction head RE, so that the magnetic shield function is secured. There are certain constraints on the shape. That is, since the core width of the lower magnetic pole 8 needs to combine the function of the magnetic shield, the core width of the lower magnetic pole 8 is formed to be much wider than the core width of the upper magnetic pole 16. Therefore, the recording magnetic field formed between the two magnetic poles 8 and 16 is widely distributed in the track width direction, and it is difficult to narrow the track pitch of the recording medium 20 in the wide recording magnetic field.
이에 대처하기 위한 기술의 한 예로서, 예를들면 일본특허공개 평7-225917호 공보(대응미국특허출원 제192680호)가 알려져 있다. 상기 기술에서는, 하부자극(8) 및 상부자극(16)에 대해 각각 코어폭이 좁은 하부자극단 소자 및 상부자극단 소자(각 자극단 소자는 "선단 부(副)자극"이라고도 한다.)를 부가적으로 형성하고, 이에 따라 코어폭 방향의 기록번짐을 줄이고 있다.As an example of a technique for coping with this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-225917 (corresponding US Patent Application No. 192680) is known. In the above technique, the lower magnetic pole end element and the upper magnetic pole end element (the respective magnetic pole end elements are also referred to as "leading end pole poles") having a narrow core width with respect to the lower pole 8 and the upper pole 16, respectively. In addition, the recording blurring in the core width direction is reduced accordingly.
도 3a 및 도 3b는, 상기 종래기술에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 구성을 나타내었다. 도 3a는 도 2b에 대응하는 도이며, 도 3b는 부상면(ABS)에서 각 자극측을 바라본 도이다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 하부자극(8)의 상부자극(16) 측 부상면(ABS) 근방에 하부자극단 소자(하부선단 부자극)(21)가 형성되고, 또한 상부자극(16)의 하부자극(8) 측 부상면(ABS) 근방에 상부자극단 소자(상부선단 부자극)(22)가 형성되어 있다.3A and 3B show the configuration of the thin film magnetic head having the tip sub-poles according to the prior art. FIG. 3A is a view corresponding to FIG. 2B, and FIG. 3B is a view of each magnetic pole side on the floating surface ABS. As shown in FIG. 3A, the lower magnetic pole end element (lower tip sub-pole) 21 is formed near the floating surface ABS on the upper magnetic pole 16 side of the lower magnetic pole 8, and the upper magnetic pole 16 of the upper magnetic pole 16 is also formed. An upper magnetic pole end element (upper end side sub-pole) 22 is formed in the vicinity of the floating surface ABS on the lower magnetic pole 8 side.
상기 종래기술에서는, 도시한 바와 같이, 각 선단 부자극(21, 22)이 장방형으로 형성된 것을 나타낸 것 뿐으로, 각 선단 부자극의 형상이나 배치장소, 혹은 박막자기헤드의 성능이나 특성에 대해서는 아무런 논의가 되어있지 않았다.In the above-mentioned prior art, as shown, only the tip sub-poles 21 and 22 are formed in a rectangular shape, and there is no discussion on the shape or location of each tip sub-pole, or the performance or characteristics of the thin film magnetic head. Was not.
이와 같은 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드에서는, 하부자극(8)과 상부자극(16)에 각각 선단 부자극(21, 22)을 갖추고, 각 선단 부자극에 의해 코어폭을 실질적으로 좁게 규정함으로써, 좁은 코어폭을 가지는 선단 부자극 간의 기록갭층(9)을 통해 기록자계를 발생시킬 수 있다.In the thin film magnetic head having such a tip sub-pole, the bottom sub-poles 8 and 16 have tip sub-poles 21 and 22, respectively, and the core width is substantially narrowed by each tip sub-pole. The recording magnetic field can be generated through the recording gap layer 9 between the leading sub-poles having a narrow core width.
본 발명자는, 박막자기헤드에 선단 부자극을 설치하는 것은, 상기의 이점뿐만 아니라 이하의 (1), (2)의 점에서 장래성이 있는 기술이라고 생각하였다.The inventors of the present invention considered that providing the tip secondary magnetic pole in the thin film magnetic head is a promising technique in terms of the following advantages (1) and (2).
(1) 코어폭을 좁게 하는 기술로서, 정밀한 규격 정도(精度)를 얻을 수 있다는 점에서 뛰어나다. 그러나, 현상에서는 다른 가공기술, 예를들면 이온밀링이나 집속(集束)이온빔(FIB:Focused Ion Beam) 등을 이용한 상부자극의 폴의 정형에서는, 상부자극 선단부를 서브미크롱 정도의 규격 정도(精度)로 정형할 수 없다.(1) As a technique for narrowing the core width, it is excellent in that an accurate standard accuracy can be obtained. However, in the development, in the shaping of upper pole poles using other processing techniques such as ion milling or focused ion beam (FIB), the upper pole end portion has a standard degree of submicron degree. Cannot be fixed with).
(2) 선단 부자극의 재료를, 원한다면 상부자극과 하부자극을 서로 다른 재료로 할 수 있다. 그러나, 상기의 종래기술(일본특허공개 평7-225917호 공보)에서는, 이와 같은 선단부 자극을 갖는 박막자기헤드에 관해서, 요구되어지는 고주파특성 등에 대해서는 아무런 논의가 없었다.(2) The material of the leading sub-pole may be made of a different material, if desired, from the upper and lower poles. However, in the above-described prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 7-225917), there is no discussion about the required high frequency characteristics and the like regarding the thin film magnetic head having such a tip magnetic pole.
여기서, 고주파특성이 좋은 헤드란, "주파수가 높아짐에 따라 헤드코어의 투자율이 저하된 경우라도 기록매체에 관한 기록자계가 그다지 감소되지 않는 헤드"를 말한다. 다시말해, 고주파특성이 좋지 않은 헤드에서는, 헤드코어의 투자율의 저하와 함께 기록자계가 감소되면 헤드의 오버라이트 특성이 악화된다.Here, a head having good high frequency characteristics means "a head in which the recording magnetic field of the recording medium does not decrease so much even when the permeability of the head core decreases as the frequency increases." In other words, in the head with poor high frequency characteristics, the overwrite characteristic of the head deteriorates when the recording magnetic field decreases with the decrease in the permeability of the head core.
상기 오버라이트 특성은, 기록코일에 흘려보내는 전류를 증가시켜 기자력을 증가시킴으로써 어느 정도 개선할 수 있다. 여기서, 헤드코어의 투자율이 낮을 때에 맞추어 기자력을 크게 설정한 상태에서, 투자율이 높아졌을 때(즉, 저주파수의 신호를 기록할 때), 기록자계가 필요 이상으로 증대되면 기록번짐폭이나 기록감자폭(사이드·소거폭)이 증대되어, 기록매체상의 대상트랙에 인접하는 트랙에 대하여 악영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, 투자율이 충분히 높을 때(저주파일 ??)에 기록매체에 관한 자계강도가 너무 증대되지 않아야 한다.The overwrite characteristic can be improved to some extent by increasing the magnetomotive force by increasing the current flowing through the recording coil. Here, when the magnetic permeability is set to a high value when the permeability of the head core is low, when the permeability increases (that is, when recording a low frequency signal), and the recording magnetic field increases more than necessary, the recording bleed width or the write-down width is increased. (Side erase width) is increased, which may adversely affect the track adjacent to the target track on the recording medium. Therefore, when the permeability is high enough (curse file ??), the magnetic field strength on the recording medium should not be increased too much.
한편, 본 출원인은, 선단 부자극을 설치하는 것이 아니라, 다른 측면에서 접근함으로써 코어폭을 좁게하는 기술을 이전에 제안하였다(일본특허출원 평10-184780호:이것은, 1998년 6월 30일에 출원되었는데, 본 출원시점에서 아직 공개되지 않아 공지기술이 아니다.). 도 4a 및 도 4b는 상기 제안한 기술을 간단히 설명하는 도이다. 본 기술에서는, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상부자극(16)의 폴(16a) 양단에 대하여 집속이온빔(FIB)에 의한 트리밍을 실시하여, 그 코어폭을 좁게 하고 있다. 또한, FIB에 의한 트리밍을 이하 간단히 "FIB 트리밍"이라 한다.On the other hand, the present applicant has previously proposed a technique for narrowing the core width by approaching from the other side, rather than providing a tip sub-stimulus (Japanese Patent Application No. Hei 10-184780: This is on June 30, 1998). It is filed, but it is not yet publicly disclosed at the time of the present application, which is not a known technology.). 4A and 4B are views for briefly explaining the proposed technique. In the present technique, as shown in FIG. 4B, trimming is performed by focusing ion beams (FIB) on both ends of the poles 16a of the upper magnetic poles 16 to narrow the core width. In addition, trimming by FIB is hereinafter simply referred to as "FIB trimming".
상기 제안한 기술에서는, 상부자극의 코어폭을 FIB 트리밍에 의해 좁게한 박막자기헤드에 관하여, 고주파 특성에 대한 논의는 없었다. 그러나, 그 후 본 발명자는 상기 박막자기헤드에 대하여 고주파 특성의 평가를 실시한 결과, 후에 도 5에서 관련지어 설명하는 바와 같이 양호한 특성을 얻을 수 있다는 사실을 판명하였다.In the proposed technique, there is no discussion of high frequency characteristics regarding the thin film magnetic head whose core width of the upper magnetic pole is narrowed by FIB trimming. However, the inventors of the present invention then evaluated the high frequency characteristics of the thin film magnetic head, and as a result, it was found that good characteristics can be obtained as described later in connection with FIG. 5.
따라서, 본 발명자는 기술적으로 장래성이 있다고 생각되는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드를 평가하기 위하여, 고주파 특성의 평가를 실시하였다. 비교대상은, 본 출원인이 앞서 제안한 선단 부자극을 갖지 않은 박막자기헤드로 하였다(이하, "비교예"라 한다.).Therefore, the present inventor evaluated high frequency characteristics in order to evaluate the thin film magnetic head which has a tip sub-pole which is considered to be technically promising. The comparison object was a thin film magnetic head having no front end sub-pole proposed by the present applicant (hereinafter referred to as "comparative example").
도 5는 비교예의 평가결과를 나타내고, 한편, 도 6은 일본특허공개 평7-225917호 공보에서 소개된 바와 같은 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 평가결과를 나타내고 있다.Fig. 5 shows the evaluation results of the comparative example, while Fig. 6 shows the evaluation results of the thin film magnetic head having the leading sub-pole as introduced in Japanese Patent Laid-Open No. 7-225917.
각각의 평가는, 기록코일에 흘려보내는 기록전류(기자력)(mmf)를 횡축으로한 것과, 기록매체에 가해지는 기록자계(트랙길이방향 자계성분)(Hx)를 종축으로 한 것의 관계를, 3차원의 자계해석 소프트를 이용하여 컴퓨터·시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 또한, 3차원의 자계해석 소프트로는, 일본국 소재의 엘프사로부터 상업적으로 입수할 수 있는 자계해석 소프트 "MAGIC"을 이용하였다.Each evaluation is based on the relationship between the horizontal axis of the recording current (magnetic force) (mmf) flowing to the recording coil and the vertical axis of the recording magnetic field (track length direction magnetic field component) (Hx) applied to the recording medium. Computer simulation results are shown using the dimensional magnetic field analysis software. As the three-dimensional magnetic analysis software, the magnetic analysis software "MAGIC" commercially available from Elf Corporation in Japan was used.
우선, 도 5에 나타낸 비교예의 평가결과를 참조하면, 기자력(mmf) = 0.4AT 일 때, 투자율(μ) = 300(즉, 고주파시)의 기록자계(△데이터)와 μ = 1000(즉, 저주파시)의 기록자계(●데이터)의 비(R)(μ300/μ1000)는, R(μ300/μ1000) = 0.94로 된다. 이에 대해, 도 6에 나타낸 선단부 자극을 갖는 박막자기헤드의 평가결과에서는, 동일한 조건(기자력(mmf) = 0.4AT)에서 R(μ300/μ1000) = 0.88로 된다.First, referring to the evaluation result of the comparative example shown in FIG. 5, when the magnetic force (mmf) = 0.4AT, the magnetic field (△ data) of magnetic permeability (μ) = 300 (that is, high frequency) and μ = 1000 (that is, The ratio R (μ300 / μ1000) of the recording magnetic field (data) at low frequency is R (μ300 / μ1000) = 0.94. On the other hand, in the evaluation result of the thin film magnetic head having the tip magnetic pole shown in Fig. 6, R (μ300 / μ1000) = 0.88 under the same conditions (magnetic force (mmf) = 0.4AT).
상술한 바와 같이, 박막자기헤드는, "주파수가 높아짐에 따라 헤드코어의 투자율이 저하된 경우라도 기록매체에 관한 기록자계가 그다지 감소되지 않는 헤드"가 양호하게 된다. 비(R)(μ300/μ1000)는, 저주파(μ=1000)시의 기록자계(Hx)에 대한 고주파(μ=300)시의 기록자계(Hx)의 비를 나타내고 있다. 따라서, 비(R)(μ300/μ1000)의 값은 큰 것이 바람직하다. 여기서는, 비교예의 R(μ300/μ1000)쪽이 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 R(μ300/μ1000) 보다도 크다는 결과가 나왔다.As described above, the thin film magnetic head is preferably a "head in which the recording magnetic field of the recording medium is not so reduced even when the permeability of the head core decreases as the frequency increases." The ratio R (μ300 / μ1000) represents the ratio of the recording magnetic field Hx at high frequency (μ = 300) to the recording magnetic field Hx at low frequency (μ = 1000). Therefore, it is preferable that the value of the ratio R (μ300 / μ1000) is large. Here, the results show that R (μ300 / μ1000) of the comparative example is larger than R (μ300 / μ1000) of the thin film magnetic head having the tip secondary magnetic pole.
다음으로, 도 5에 나타낸 비교예의 투자율(μ)=1000(저주파시)의 기록자계 특성(●데이터)에 있어서, 기자력(mmf) = 0.2AT일 때와 0.4AT일 때에 있어서의 기록자계(Hx)의 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 구하면, R(0.2AT/0.4AT) = 0.88이 된다. 이에 대해, 도 6에 나타낸 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 평가결과에서는, 동일한기록자계 특성(●데이터)에 있어서 R(0.2AT/0.4AT) = 0.805가 된다.Next, in the recording magnetic field characteristics (data) of magnetic permeability (mu) = 1000 (low frequency) of the comparative example shown in FIG. 5, the recording magnetic field (Hx) at the magnetic force (mmf) = 0.2AT and at 0.4AT. ), The ratio R (0.2AT / 0.4AT) is calculated as R (0.2AT / 0.4AT) = 0.88. On the other hand, in the evaluation result of the thin film magnetic head having the leading sub-pole shown in Fig. 6, R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 in the same recording magnetic field characteristic (data).
상술한 바와 같이 자기헤드는, 미리 기자력(mmf)을 크게 설정한 상태에서 저주파수로 되었을 때, 기록자계(Hx)가 필요 이상으로 증대되는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, μ=1000에 있어서의 비(R)(0.2AT/0.4AT)는, 저주파시의 기자력 변동에 대응하는 자계변동의 추종성을 나타내며, 비(R)(0.2AT/0.4AT)는 큰 것이 바람직하다. 여기서는, 비교예의 R(0.2AT/0.4AT) 쪽이 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 R(0.2AT/0.4AT) 보다도 크다는 결과가 나왔다.As described above, it is not preferable that the magnetic field increases more than necessary when the magnetic head is set to a low frequency in a state where the magnetizing force mmf is set in advance. Therefore, the ratio R (0.2AT / 0.4AT) at μ = 1000 represents the followability of the magnetic field fluctuations corresponding to the fluctuation of the magnetomotive force at low frequency, and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) is large. desirable. Here, the results show that the R (0.2AT / 0.4AT) side of the comparative example is larger than the R (0.2AT / 0.4AT) side of the thin film magnetic head having the tip secondary magnetic pole.
이상으로, 비(R)(μ300/μ1000)와 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 어느 하나에 대해서도, 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드(도 6)는 비교예)(도 5)에 비해 자계변동이 크며, 즉 자기헤드 특성에 관해서 나쁜 경향이 있다는 것이 판명되었다.As mentioned above, the thin film magnetic head (FIG. 6) which has a front end sub-pole for either ratio (R) (micro (300) / micro | 1000) and ratio (R) (0.2AT / 0.4AT) is a comparative example (FIG. 5). It is found that the magnetic field fluctuation is larger than that of the magnetic field.
이와 같이, 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드는, 장래성이 있는 기술이면서, 투자율의 저하에 따른 기록자계의 저하나 기자력의 증가에 따른 기록자계의 변동이라고 하는 문제를 안고 있다. 전자의 문제는 고주파에 있어서의 오버라이트 특성의 악화로 이어지며, 또한 후자의 문제는 저주파에 있어서의 기록번짐 특성의 악화로 이어져, 각각 개선할 여지가 있다.As described above, the thin film magnetic head having the leading negative magnetic pole is a promising technology and has a problem of a decrease in the recording magnetic field due to a decrease in the permeability and a change in the recording magnetic field due to the increase in the magnetic force. The former problem leads to deterioration of the overwrite characteristic at high frequency, and the latter problem leads to deterioration of the recording bleeding characteristic at low frequency, and there is room for improvement.
발명의 개시Disclosure of the Invention
본 발명의 목적은, 상술한 종래기술에 있어서의 문제점을 해소하고, 양호한 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성을 나타내는 신규한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a thin film magnetic head having a novel tip sub-pole which exhibits good overwrite characteristics and recording bleeding characteristics, and a manufacturing method thereof.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 형태에 의하면, 하부자극과, 상기 하부자극에 대향하여 배치된 상부자극과, 상기 하부자극 및 상부자극 사이에서 양 자극으로부터 이간되어 배치된 기록코일과, 상기 상부자극의 상기 하부자극 측에서 부상면 근방에 설치된 상부 선단 부자극을 구비하고, 상기 상부 선단 부자극은, 그 본체부분의 코어폭이 부상면에서의 코어폭보다 크게 형성되어 있는, 박막자기헤드가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a lower magnetic pole, an upper magnetic pole disposed opposite the lower magnetic pole, a recording coil disposed apart from both magnetic poles between the lower magnetic pole and the upper magnetic pole; A thin film magnetic field having an upper tip sub-pole installed near the floating surface at the lower magnetic pole side of the upper magnetic pole, wherein the upper tip sub-pole has a larger core width than the core width at the floating surface. A head is provided.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 하부자극을 형성하는 공정과, 상기 하부자극의 상방에, 제 1 레지스트를 소정의 형상으로 패터닝하여 상기 제 1 레지스트의 형상에 따라 부상면으로부터 멀어짐에 따라 그 코어폭이 넓어지는 상부 선단 부자극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 레지스트를 제거한 후, 상기 하부자극을 부분적으로 트리밍하여 하부 선단 부자극을 형성하는 공정과, 상기 하부자극의 트리밍된 부분과 상기 상부 선단 부자극 위에 알루미나층을 형성하는 공정과, 상기 알루미나층 및 상기 상부 선단 부자극에 대하여 막두께 방향으로 표면을 연마하여 평탄화하는 공정과, 평탄화된 상기 알루미나층 위에 비자성 절연층으로 주위를 둘러싼 기록코일을 형성하는 공정과, 평탄화된 상기 상부 선단 부자극 상에 제 2 레지스트를 소정의 형상으로 패터닝하여 상기 제 2 레지스트의 형상에 따른 상부자극을 형성하는 공정과, 상기 제 2 레지스트를 제거한 후, 웨이퍼로부터 잘라내어 최종 마무리선까지 기계적으로 연마하는 공정을 포함하는, 박막자기헤드의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a step of forming a lower magnetic pole and patterning the first resist into a predetermined shape above the lower magnetic pole, and moving away from the surface of the floating surface according to the shape of the first resist. Forming a top tip sub-pole with a wider core width, removing the first resist, and partially trimming the bottom stimulus to form a bottom tip sub-pole, and a trimmed portion of the bottom stimulus and the Forming an alumina layer over the upper tip sub-pole, polishing a surface in the film thickness direction with respect to the alumina layer and the upper tip sub-pole, and surrounding the substrate with a nonmagnetic insulating layer on the planarized alumina layer. Forming a surrounding recording coil, and forming a second resist in a predetermined shape on the flattened upper tip sub-pole A method of manufacturing a thin film magnetic head, comprising: patterning to form an upper magnetic pole in accordance with the shape of the second resist; and removing the second resist, and then cutting it from a wafer and mechanically polishing it to a final finish line. do.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 박막자기헤드를 이용한 기록헤드와, 자기저항효과형 소자를 자기변환기로서 이용한 재생헤드를 구비하고, 상기 기록헤드와 상기재생헤드가 일체적으로 형성되어 있는 복합형 자기헤드가 제공된다.In addition, according to the present invention, there is provided a recording head using the thin film magnetic head and a reproduction head using a magnetoresistive element as a magnetic converter, wherein the recording head and the reproduction head are integrally formed. A head is provided.
본 발명은 자기디스크장치, 자기테이프장치 등에 이용되는 박막자기헤드에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 독특한 형상을 가지는 선단 부(副)자극을 갖는 박막자기헤드와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head used in a magnetic disk device, a magnetic tape device, and the like, and more particularly, to a thin film magnetic head having a distal end magnetic pole having a unique shape and a manufacturing method thereof.
도 1은 전형적인 복합형 자기헤드의 구성을 일부 잘라내어 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view partially cut out of a typical hybrid magnetic head.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 복합형 자기헤드에 있어서의 기록헤드를 더욱 자세하게 설명하기 위한 도이다.2A and 2B are diagrams for explaining the recording head in the hybrid magnetic head of FIG. 1 in more detail.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 구성을 나타낸 도이다.3A and 3B are views showing the configuration of a thin film magnetic head having a leading sub-pole in the prior art.
도 4a 및 도 4b는 본 출원인이 앞서 제안한, FIB 트리밍에 의해 코어폭을 좁게 한 박막자기헤드의 구성을 나타낸 도이다.4A and 4B are views showing the configuration of the thin film magnetic head whose core width is narrowed by FIB trimming proposed by the present applicant.
도 5는 도 4a 및 도 4b의 박막자기헤드의 평가결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating evaluation results of the thin film magnetic head of FIGS. 4A and 4B.
도 6은 도 3a 및 도 3b의 박막자기헤드의 평가결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating evaluation results of the thin film magnetic head of FIGS. 3A and 3B.
도 7a∼도 7c는 본 발명의 한 실시예에 관한 독특한 형상을 가지는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 구성을 나타낸 도이다.7A to 7C are views showing the configuration of a thin film magnetic head having a tip sub-pole having a unique shape according to an embodiment of the present invention.
도 8은 도 7a∼도 7c에 나타낸 박막자기헤드에 관하여 부자극 형상 파라미터 "선단 볼록부 높이(SH)"의 평가결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing evaluation results of the sub-stimulus shape parameter "tip convex portion height SH" with respect to the thin film magnetic head shown in FIGS. 7A to 7C.
도 9는 도 7a∼도 7c에 나타낸 박막자기헤드에 관하여 부자극 형상 파라미터 "선단 부자극 코어폭의 넓이 증가분(△SW)"의 평가결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the evaluation results of the sub-stimulus shape parameter "width increase of the leading sub-pole core width (ΔSW)" with respect to the thin film magnetic head shown in FIGS. 7A to 7C.
도 10은 도 7a∼도 7c에 나타낸 박막자기헤드에 관하여 부자극 형상 파라미터 "선단 부자극의 길이(SL)"의 평가결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the evaluation result of the sub-pole shape parameter "length SL of the leading sub-pole" with respect to the thin film magnetic head shown in FIGS. 7A to 7C.
도 11은 도 7a∼도 7c에 나타낸 박막자기헤드에 관하여 부자극 형상 파라미터 "선단 볼록부 높이(SH)", "선단부자극 코어폭의 넓이 증가분(△SW)" 및 "선단 부자극의 길이(SL)"를 원하는 범위 내로 하였을 때의 평가결과를 나타낸 그래프이다.Fig. 11 shows the sub-stimulus shape parameters " leading convex height SH ", " increasing the width of the leading-pole magnetic core width ΔSW " and " the length of the leading sub-poles " for the thin film magnetic head shown in Figs. 7A to 7C. SL) "is a graph which shows the evaluation result when it made into the desired range.
도 12a∼도 12h는 도 7a∼도 7c에 나타낸 박막자기헤드의 제조방법을 공정순에 따라 나타낸 순서도이다.12A to 12H are flowcharts showing a method of manufacturing the thin film magnetic head shown in FIGS. 7A to 7C in the order of steps.
도 13a∼도 13d는 웨이퍼면에 대하여 이온밀링에 의한 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내는 도이다.13A to 13D are diagrams showing manufacturing steps in the case where trimming by ion milling is performed on the wafer surface.
도 14a∼도 14c는 웨이퍼면에 대하여 FIB 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내는 도이다.14A to 14C are diagrams showing a manufacturing process when FIB trimming is performed on the wafer surface.
도 15a 및 도 15b는 부상면에 대하여 이온밀링에 의한 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내는 도이다.15A and 15B are diagrams showing a manufacturing process when trimming by ion milling is performed on the floating surface.
도 16a 및 도 16b는 부상면에 대하여 FIB 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타낸 도이다.16A and 16B are diagrams showing a manufacturing process when FIB trimming is performed on a floating surface.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 반도체기판(웨이퍼) 2 : 기판보호막1 semiconductor substrate (wafer) 2 substrate protective film
3 : 하측 자기실드층 4 : 제 1 비자성 절연층(하측갭층)3: lower magnetic shield layer 4: first nonmagnetic insulating layer (lower gap layer)
5 : 자기변환기 6 : 단자5: magnetic converter 6: terminal
7 : 제 2 비자성 절연층(상측갭층) 8 : 상측 자기실드층, 하부자극7: second nonmagnetic insulating layer (upper gap layer) 8: upper magnetic shield layer, lower magnetic pole
9 : 기록갭층 10, 11 : 제 4 비자성 절연층9: recording gap layer 10, 11: fourth nonmagnetic insulating layer
12 : 기록코일 13 : 중심부 영역12: recording coil 13: center area
16 : 상부자극 16a : 폴16: upper stimulation 16a: pole
17 : 보호층 20 : 기록매체17: protective layer 20: recording medium
21 : 하부자극단 소자 22 ; 상부자극단 소자21: lower magnetic pole end element 22; Upper magnetic pole element
RE : 재생헤드 WR : 기록헤드RE: Playhead WR: Recordhead
이하, 본 발명에 관한 박막자기헤드 및 그 제조방법에 대하여, 첨부한 도면을 참조하면서 구체적인 실시예를 이용하여 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 각 도면을 통해 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 중복된 설명은 생략하기로 한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the thin film magnetic head which concerns on this invention, and its manufacturing method are demonstrated in detail using a specific Example, referring an accompanying drawing. In addition, the same reference numerals are attached to the same elements throughout the drawings, and duplicated descriptions will be omitted.
①선단 부자극의 정형 ① Formation of distal tip irritation
본 발명자는, 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 선단 부자극의 형성위치나 형상 등을 최적화함으로써, 고주파 특성을 개선할 수 있는지의 여부와, 또한 기록번짐 특성을 개선할 수 있는지의 여부를 검토하였다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventor examines whether the high frequency characteristic can be improved and whether recording bleeding characteristics can be improved by optimizing the formation position, shape, etc. of the leading edge magnetic pole of a thin film magnetic head which has a leading edge magnetic pole. It was.
여기서, 개선효과의 유무에 대한 판정기준은, 도 6과 관련하여 설명한 종래기술에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 평가결과와 비교하여 다음과 같이 한다.Here, the criterion for the presence or absence of the improvement effect is as follows as compared with the evaluation result of the thin film magnetic head having the leading sub-pole in the prior art described with reference to FIG.
(A) 비(R)(μ300/μ1000)가 증대하고 있을 때, 오버라이트 특성에 관하여 개선의 효과가 있다고 판정한다.(A) When the ratio R (μ300 / μ1000) is increasing, it is determined that there is an effect of improvement with respect to the overwrite characteristic.
(B) 비(R)(0.2AT/0.4AT)가 증대하고 있을 때, 기록번짐 특성에 관하여 개선의 효과가 있다고 판정한다.(B) When the ratio R (0.2AT / 0.4AT) is increasing, it is determined that there is an effect of improvement with respect to the recording blur characteristic.
(C) 비(R)(μ300/μ1000) 및 비(R)(0.2AT/0.4AT) 양쪽이 증대하고 있을 때, 오버 라이트 특성 및 기록번짐 특성 양쪽에 관하여 개선의 효과가 있다고 판정한다.(C) When both the ratio R (μ300 / μ1000) and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) increase, it is determined that there is an improvement effect in both the overwrite characteristic and the recording bleeding characteristic.
또한, 도 5와 관련하여 설명한 비교예(선단 부자극을 갖지 않는 박막자기헤드)의 평가결과와 비교하여, 비(R)(μ300/μ1000)와 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 양쪽이 감소하고 있을 때, 최종적인 목표가 달성된 것으로 한다.In addition, compared with the evaluation results of the comparative example (thin film magnetic head without tip magnetic pole) described with reference to FIG. 5, the ratio (R) (μ300 / μ1000) and ratio (R) (0.2AT / 0.4AT) were compared. When both are decreasing, the final goal is assumed to be achieved.
다음으로, 본 발명자는, 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 선단 부자극의 형성위치 및 형상에 관하여 이하의 (a), (b), (c)의 점을 검토하기로 결정하였다.Next, the present inventors decided to examine the following points (a), (b) and (c) regarding the formation position and shape of the tip sub-pole of the thin film magnetic head having the tip sub-pole.
(a) 기록매체로부터 상부자극만을 약간 내려, 선단 부자극을 하부자극과 마주보게 하고 선단 부자극을 약간 돌출시키는 형상으로 할 것.(a) Only the upper magnetic pole is slightly lowered from the recording medium so that the leading sub magnetic pole faces the lower magnetic pole and the leading sub magnetic pole is slightly projected.
(b) 선단 부자극에 대해서는, 부상면(ABS)에서의 코어폭은 원하는 작은 규격으로 하지만, 그 본체부분은 상대적으로 큰 규격으로 할 것.(b) For tip non-stimulation, the core width at the floating surface (ABS) should be the small size desired, but the body should be relatively large.
(c) 선단 부자극의 두께의 최적치를 구할 것.(c) Find the optimum value of the thickness of the tip secondary stimulus.
또한, 상술한 바와 같이 기록헤드의 하부자극은 재생헤드의 상측 자기실드층과 겸용되어 있으며, 그 형상에 일정한 제약이 있기 때문에, 지금까지 FIB 트리밍에 의한 상부자극의 정형을 중심으로 검토되어 왔다. 따라서, 본 실시형태에 대해서도, 상부자극에 형성되는 선단 부자극의 형상 등을 중심으로 검토하기로 하였다. 그리고, 그 후 필요에 따라서 상부 자극의 선단 부자극의 최적형상을 하부자극에도 마찬가지로 적용하기로 하였다.In addition, as described above, the lower magnetic pole of the recording head is combined with the upper magnetic shield layer of the reproduction head, and the shape of the lower magnetic pole is limited. Therefore, the upper magnetic pole by FIB trimming has been studied so far. Therefore, this embodiment was also examined focusing on the shape of the tip secondary magnetic pole formed on the upper magnetic pole and the like. Then, if necessary, the optimum shape of the leading sub-stimulus of the upper magnetic pole was similarly applied to the lower magnetic pole.
도 7a∼도 7c는 본 발명의 한 실시예에 관한 독특한 형상을 가지는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 구성을 나타내었다. 특정적으로, 도 7a는 박막자기헤드에 있어서의 기록헤드(WR)를 기판 상면(웨이퍼면)에서 본 자극 선단 부근의 평면구조를 나타내고, 도 7b는 자극 선단 부근의 단면구조를 나타내고, 도 7c는 부상면(ABS)에서 본 자극 선단부를 나타내고 있다. 여기서, 부상면(ABS)은, 기록매체(20)와 대향하는 자극 선단면으로서 정의된다. 또한, 상부자극(16)의 선단부에 부가적으로 설치된 선단 부자극(22)은, 선단으로부터 수 ㎛ 떨어진 곳을 경계로 부상면(ABS)에서의 코어폭(SW1)은 거의 일정하며, 그 반대측(본체부분)은 확대된 코어폭(SW2)을 가지는 평면형상을 가지고 있다.7A to 7C show a configuration of a thin film magnetic head having a tip sub-pole having a unique shape according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 7A shows a planar structure near the tip of the magnetic pole when the recording head WR of the thin film magnetic head is seen from the upper surface (wafer surface) of the substrate, and FIG. 7B shows a cross-sectional structure near the tip of the magnetic pole, and FIG. 7C. Indicates the tip of the magnetic pole seen from the floating surface ABS. Here, the floating surface ABS is defined as the magnetic pole tip surface facing the recording medium 20. In addition, the tip sub-pole 22 additionally provided at the tip of the upper magnetic pole 16 has a substantially constant core width SW1 at the floating surface ABS at a boundary of several micrometers from the tip, and the opposite side thereof. The main body has a planar shape with an enlarged core width SW2.
여기서, 선단 부자극(22)의 형성위치 및 형상을 정량적으로 특정하기 위하여, 이하와 같이 몇가지 형상 파라미터를 선정하였다.Here, in order to quantitatively specify the formation position and shape of the tip sub-pole 22, several shape parameters are selected as follows.
우선, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 제약이 있는 하부자극(8)에 대하여 제약이 없는 상부자극(16)의 위치를 약간 내리고, 상부자극 상의 선단 부자극(22)의 효과를 최대한으로 발휘할 수 있게 한다. 단, 선단 부자극(22)은, 그 주면이 하부자극(8)의 면에 대향하도록 형성함과 동시에, 부상면(ABS)으로부터 멀어짐에 따라 그 코어폭이 크게 형성한다. 따라서, 선단 부자극(22)의 부상면(ABS)에서의 코어폭(SW1)이 일정하게 되어 있는 부분, 즉 선단 부자극(22)의 코어폭이 넓어지기 시작하는 위치를, "선단 볼록부 높이(SH)"로서 정의한다. 또한, 도 7a 및 도 7c에 나타낸 바와 같이, 선단 부자극(22)의 부상면(ABS)에서의 코어폭(SW1)과 본체부분의 코어폭(SW2)의 차를, "선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)"으로 정의한다. 또한, 도 7b 및 도 7c에 나타낸 바와 같이, 선단 부자극(22)의 막두께를, "선단 부자극의 길이(SL)"로 정의한다.First, as shown in FIGS. 7A and 7B, the position of the unconstrained upper stimulus 16 is slightly lowered with respect to the constrained lower stimulus 8, and the effect of the tip sub-stimulus 22 on the upper stimulus is maximized. Enable it. However, the tip sub-pole 22 is formed so that its main surface faces the surface of the lower magnetic pole 8, and the core width thereof is made larger as it moves away from the floating surface ABS. Therefore, the position where the core width SW1 is constant on the floating surface ABS of the tip sub-pole 22, that is, the position where the core width of the tip sub-pole 22 starts to be widened, is referred to as the "tip convex part." Height SH ". In addition, as shown in Figs. 7A and 7C, the difference between the core width SW1 and the core width SW2 of the main body portion in the floating surface ABS of the tip sub-pole 22 is referred to as "core of the tip sub-pole. Width increment (ΔSW) ". 7B and 7C, the film thickness of the tip sub-pole 22 is defined as "length SL of the tip sub-pole".
이상과 같이, 선단 부자극(22)의 형성위치 및 형상을 특정하기 위하여, SH, △SW 및 SL을 형상 파라미터로서 선정하였다.As described above, in order to specify the formation position and shape of the tip sub-pole 22, SH, ΔSW and SL were selected as shape parameters.
②부자극 형상 파라미터(SH, △SW, SL)의 평가 ② Evaluation of sub-stimulus shape parameters (SH, △ SW, SL)
·SH의 평가 · Evaluation of SH
우선, 부자극 형상 파라미터 "선단 볼록부 높이(SH)"의 평가를 실시하였다. 즉, 다른 2개의 형상 파라미터(선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)과 선단 부자극의 길이(SL))를 고정시킨 조건하에서, 선단 볼록부 높이(SH)를 바꾸어 그 영향을 조사하였다. 또한, 고정된 형상 파라미터에 대해서는, △SW = 2.0㎛, SL = 1.5㎛로 하였다.First, the sub-stimulus shape parameter "tip convex part height SH" was evaluated. That is, under the condition that two other shape parameters (width increase of the core width of the tip sub-pole (ΔSW) and length of the tip sub-pole (SL)) are fixed, the height of the tip convex portion SH is changed to investigate the effect. It was. In addition, about the fixed shape parameter, (DELTA) SW = 2.0 micrometers and SL = 1.5 micrometers.
도 8은, 선단 볼록부 높이(SH)를 0(제로)으로부터 2㎛까지 변화시켰을 때(횡축)의, 기록매체에 가해지는 자계(Hx)의 변화율(종축)을 나타낸 그래프이다. 도에서, 파선(●데이터)은, 투자율(μ) = 300의 기록자계와 μ = 1000의 기록자계의 비(R)(μ300/μ1000)를 나타내고, 실선(△데이터)은, 기자력(mmf) = 0.2AT와 0.4AT에 있어서의 기록자계의 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 나타낸다.Fig. 8 is a graph showing the rate of change (vertical axis) of the magnetic field Hx applied to the recording medium when the tip convex height SH is changed from 0 (zero) to 2 m (horizontal axis). In the figure, the broken line (data) represents the ratio (R) (μ300 / μ1000) between the magnetic field of magnetic permeability (μ) = 300 and the magnetic field of μ = 1000, and the solid line (△ data) represents the magnetic force (mmf). = Ratio (R) (0.2AT / 0.4AT) of the recording field at 0.2AT and 0.4AT.
도 8의 평가결과의 특성에 의해, 형상 파라미터(SH)를 변화시킴으로써 비(R)(μ300/μ1000) 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 제어하고, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성을 모두 개선할 수 있다는 사실을 확인하였다.According to the characteristic of the evaluation result of FIG. 8, the ratio R (μ300 / μ1000) and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) are controlled by changing the shape parameter SH, and the overwrite characteristic and the recording bleed characteristic We confirmed that both of them could be improved.
효과유무의 판정기준은, 도 6과 관련하여 설명한 바와 같이, 종래 기술에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드로 하고, 전자의 비에 대해서는 R(μ300/μ1000) = 0.88로 하고(파선으로 표시), 후자의 비에 대해서는 R(0.2AT/0.4AT) = 0.805로 한다(실선으로 표시).The criterion of the presence or absence of the effect is a thin film magnetic head having a tip sub-pole according to the prior art as described with reference to FIG. 6, and the ratio of electrons is set to R (μ300 / μ1000) = 0.88 (indicated by a broken line). For the latter ratio, R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 (indicated by solid line).
종래의 박막자기헤드를 기준으로 판정하면, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터(●파선데이터)는, SH≥0.3㎛의 범위에서 기준값(R)(μ300/μ1000) = 0.88을 상회한다는 사실이 판명되었다. 한편, 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터(△파선데이터)는, SH≥0.1㎛의 범위에서 기준값(R)(0.2AT/0.4AT) = 0.805를 상회한다는 사실이 판명되었다.Judging based on the conventional thin film magnetic head, the data of the ratio R (μ300 / μ1000) (broken line data) exceeds the reference value R (μ300 / μ1000) = 0.88 in the range of SH? The fact turned out. On the other hand, it was found that the data of the ratio R (0.2AT / 0.4AT) (the dashed line data) exceeded the reference value R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 in the range of SH?
따라서, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터가 기준값을 상회하는 것은, SH≥0.1㎛의 범위이다. 다시말해, 종래의 박막자기헤드와 비교해서 선단 볼록부 높이(SH)를 0.1㎛∼2.0㎛의 범위로 함으로써, 오버라이트 특성이 개선된다는 사실이 판명되었다.Therefore, it is the range of SH≥0.1 micrometer that data of ratio R (micro (300) / micro | 1000) exceeds a reference value. In other words, it has been found that the overwrite characteristic is improved by setting the tip convex height SH in the range of 0.1 m to 2.0 m as compared with the conventional thin film magnetic head.
또한, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터 양쪽이 기준값을 상회하는 것은, SH≥0.3㎛ 범위이다. 따라서, 선단 볼록부 높이(SH)를 0.3㎛∼2.0㎛의 범위로 함으로써, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성 모두 개선된다는 사실이 판명되었다.Moreover, it is SH≥0.3 micrometer range that both ratio R (micro (300) / micro | 1000) data and ratio R (0.2AT / 0.4AT) data exceed a reference value. Therefore, it was found that both the overwrite characteristics and the recording bleeding characteristics were improved by setting the height of the tip convex portion SH in the range of 0.3 µm to 2.0 µm.
·△SW의 평가 △ SW evaluation
다음으로, 부자극 형상 파라미터 "선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)"의 평가를 실시하였다. 즉, 다른 2개의 형상 파라미터(선단 볼록부 높이(SH)와 선단 부자극의 길이(SL))를 고정시킨 조건하에서, 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)을 변화시켜 그 영향을 조사하였다. 또한, 고정된 형상 파라미터에 대해서는, SH = 1.0㎛, SL = 1.5㎛로 하였다.Subsequently, evaluation was made of the sub-stimulus shape parameter "area increase in the width of the core width of the tip sub-stimulus (ΔSW)". That is, under the conditions in which the other two shape parameters (the tip convex height SH and the length of the tip sub-stimulus SL) are fixed, the area increase (ΔSW) of the core width of the tip sub-stimulus is changed to affect the effect. Investigate. In addition, about the fixed shape parameter, SH = 1.0 micrometer and SL = 1.5 micrometer.
도 9는, 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)을 0(제로)에서 8㎛까지 변화시켰을 때(횡축)의, 기록매체에 가해지는 자계(Hx)의 변화율(종축)을 나타낸 그래프이다. 도에서, 파선(●데이터)은 비(R)(μ300/μ1000)를 나타내고, 실선(△데이터)은 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 나타낸다.Fig. 9 shows the rate of change of the magnetic field (Hx) applied to the recording medium (vertical axis) when the width increase (ΔSW) of the core width of the tip secondary magnetic pole is changed from 0 (zero) to 8 mu m (horizontal axis). It is a graph. In the figure, the broken line (data) represents the ratio R (μ300 / μ1000), and the solid line (ΔData) represents the ratio R (0.2AT / 0.4AT).
도 9의 평가결과의 특성에 의해, 형상 파라미터(△SW)를 변화시킴으로써, 비(R)(μ300/μ1000) 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 제어하고, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성을 모두 개선할 수 있다는 사실을 확인하였다.By varying the shape parameter DELTA SW according to the characteristics of the evaluation result in FIG. 9, the ratio R (μ300 / μ1000) and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) are controlled, and the overwrite characteristic and recording It was confirmed that all of the bleeding characteristics could be improved.
효과유무의 판정기준은, 마찬가지로 종래 기술에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드로 하고, 전자의 비에 대해서는 R(μ300/μ1000) = 0.88로 하고(파선으로 표시), 후자의 비에 대해서는 R(0.2AT/0.4AT) = 0.805로 한다(실선으로 표시).The criterion of the presence or absence of the effect is similarly the thin film magnetic head having the tip sub-pole according to the prior art, the ratio of the former is set to R (μ300 / μ1000) = 0.88 (indicated by the broken line), and the ratio of the latter to R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 (solid line).
종래의 박막자기헤드를 기준으로 판정하면, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터(●파선데이터)는, △SW≤3.2㎛의 범위에서 기준값(R)(μ300/μ1000) = 0.88을 상회한다는 사실이 판명되었다. 한편, 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터(△파선데이터)는, △SW≤6.2㎛의 범위에서 기준값(R)(0.2AT/0.4AT) = 0.805를 상회한다는 사실이 판명되었다.Based on the conventional thin film magnetic head, the data of the ratio R (μ300 / μ1000) (broken line data) exceeds the reference value R (μ300 / μ1000) = 0.88 in the range of ΔSW≤3.2 μm. It turned out that On the other hand, it has been found that the data of the ratio R (0.2AT / 0.4AT) (the dashed line data) exceeds the reference value R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 in the range of? SW? .
따라서, 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터가 기준값을 상회하는 것은, △SW≤6.2㎛의 범위이다. 다시말해, 종래의 박막자기헤드와 비교하여, 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)을 6.2㎛ 이하의 범위로 함으로써, 기록번짐 특성이 개선되어진다는 사실이 판명되었다.Therefore, it is the range of (DELTA) SW <= 6.2micrometer that data of ratio (R) (0.2AT / 0.4AT) exceeds a reference value. In other words, as compared with the conventional thin film magnetic head, it has been found that the recording bleeding characteristics can be improved by setting the width increment (ΔSW) of the core width of the tip secondary magnetic pole to be within the range of 6.2 µm or less.
또한, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터의 양쪽이 기준값을 상회하는 것은, △SW≤3.2㎛의 범위이다. 따라서, 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)을 3.3㎛ 이하의 범위로 함으로써, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성의 양쪽이 개선된다는 사실이 판명되었다.In addition, it is the range of (DELTA) SW <3.2micrometer that both the ratio R (micro (300) / micro1000) data and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) data exceed a reference value. Accordingly, it has been found that both the overwrite characteristics and the recording bleeding characteristics are improved by setting the width increment (ΔSW) of the core width of the tip secondary magnetic pole to be within the range of 3.3 µm or less.
·SL의 평가 SL evaluation
또한, 부자극 형상 파라미터 "선단 부자극의 길이(SL)"의 평가를 실시하였다. 즉, 다른 2개의 형상 파라미터(선단 볼록부 높이(SH)와 선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW))를 고정시킨 조건하에서, 선단 부자극의 길이(SL)를 변화시켜 그 영향을 조사하였다. 또한, 고정된 형상 파라미터에 대해서는, SH = 1.0㎛, △SW = 2.0㎛로 하였다.In addition, evaluation of the sub-pole shape parameter "length SL of the tip sub-pole" was performed. That is, under the conditions in which the other two shape parameters (the tip convex height SH and the width increase of the core width of the tip sub-stimulus (ΔSW)) are fixed, the length SL of the tip sub-stimulus is changed to reflect the effect. Investigate. In addition, about the fixed shape parameter, SH = 1.0 micrometer and (triangle | delta) SW = 2.0 micrometer.
도 10은, 선단 부자극의 길이(SL)를 0(제로)에서 8.0㎛까지 변화시켰을 때(횡축)의, 기록매체에 가해지는 자계(Hx)의 변화율(종축)을 나타낸 그래프이다. 도에서, 파선(●데이터)은 비(R)(μ300/μ1000)를 나타내고, 실선(△데이터)은 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 나타낸다.FIG. 10 is a graph showing the rate of change (vertical axis) of the magnetic field Hx applied to the recording medium when the length SL of the tip secondary magnetic pole is changed from 0 (zero) to 8.0 µm (the horizontal axis). In the figure, the broken line (data) represents the ratio R (μ300 / μ1000), and the solid line (ΔData) represents the ratio R (0.2AT / 0.4AT).
도 10의 평가결과의 특성에 의해, 형상 파라미터(SL)를 변화시킴으로써, 비(R)(μ300/μ1000) 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 제어하고, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성을 모두 개선할 수 있다는 사실을 확인하였다.By changing the shape parameter SL by the characteristic of the evaluation result of FIG. 10, the ratio R (μ300 / μ1000) and the ratio R (0.2AT / 0.4AT) are controlled, and the overwrite characteristic and recording blurring It was confirmed that all the characteristics could be improved.
효과유무의 판정기준은, 마찬가지로 종래 기술에 관한 선단 부자극을 갖는박막자기헤드로 하고, 전자의 비에 대해서는 R(μ300/μ1000) = 0.88로 하고(파선으로 표시), 후자의 비에 대해서는 R(0.2AT/0.4AT) = 0.805로 한다(실선으로 표시).Similarly, the criterion of the presence or absence of the effect is a thin film magnetic head having a tip sub-stimulus according to the prior art, the ratio of the former is R (μ300 / μ1000) = 0.88 (indicated by the broken line), and the ratio of the latter is R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 (solid line).
종래의 박막자기헤드를 기준으로 판정하면, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터(●파선데이터)는, SL≤3.6㎛의 범위에서 기준값(R)(μ300/μ1000) = 0.88을 상회한다는 사실이 판명되었다. 한편, 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터(△파선데이터)는, SH≤8.0㎛의 범위에서 기준값(R)(0.2AT/0.4AT) = 0.805를 상회한다는 사실이 판명되었다.Judging based on the conventional thin film magnetic head, the data of the ratio R (μ300 / μ1000) (dotted line data) exceeds the reference value R (μ300 / μ1000) = 0.88 in the range of SL? The fact turned out. On the other hand, it was found that the data of the ratio R (0.2AT / 0.4AT) (the dashed line data) exceeded the reference value R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 in the range of SH?
따라서, 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터가 기준값을 상회하는 것은, 0＜SL≤8.0㎛의 범위이다. 다시말해, 종래의 박막자기헤드와 비교하여, 선단 부자극의 길이(SL)을 8.0㎛ 이하의 범위로 함으로써, 기록번짐 특성이 개선되어진다는 사실이 판명되었다.Therefore, it is the range of 0 <SL <8.0micrometer that data of ratio R (0.2AT / 0.4AT) exceeds a reference value. In other words, as compared with the conventional thin film magnetic head, it has been found that the recording smearing characteristics are improved by setting the length SL of the tip secondary magnetic pole to 8.0 µm or less.
또한, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터의 양쪽이 기준값을 상회하는 것은, 0＜SL≤3.6㎛의 범위이다. 따라서, 선단 부자극의 길이(SL)를 3.6㎛ 이하의 범위로 함으로써, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성의 양쪽이 개선된다는 사실이 판명되었다.In addition, it is the range of 0 <SL <3.6micrometer that both ratio data (R300 / micro1000) and data of ratio R (0.2AT / 0.4AT) exceed a reference value. Accordingly, it has been found that both the overwrite characteristics and the recording bleeding characteristics are improved by setting the length SL of the tip secondary magnetic pole within the range of 3.6 µm or less.
이상으로, 선단 부자극의 각 형상 파라미터의 범위가 다음과 같이 결정되었다.As mentioned above, the range of each shape parameter of a tip sub-stimulus was determined as follows.
·SH에 대하여 : 0.1㎛≤SH≤2.0㎛, 바람직하게는 0.3㎛≤SH≤2.0㎛.For SH: 0.1 μm ≦ SH ≦ 2.0 μm, preferably 0.3 μm ≦ SH ≦ 2.0 μm.
·△SW에 대하여 : 0＜△SW≤6.2㎛, 바람직하게는 0＜△SW≤3.2㎛.About ΔSW: 0 <ΔSW ≦ 6.2 μm, preferably 0 <ΔSW ≦ 3.2 μm.
·SL에 대하여 : 0＜SL≤8.0㎛, 바람직하게는 0＜SL≤3.6㎛.With respect to SL: 0 <SL ≦ 8.0 μm, preferably 0 <SL ≦ 3.6 μm.
이와 같이, 선단 부자극의 형성위치 및 형상을 특정하기 위한 파라미터(SL, SH 및 △SW)에 관하여, 종래의 박막자기헤드의 특성(도 6 참조)을 상회하는 범위가 결정되었다.In this way, with respect to the parameters SL, SH and DELTA SW for specifying the formation position and shape of the tip sub-pole, the range beyond the characteristics of the conventional thin film magnetic head (see FIG. 6) was determined.
③최량(最良)의 선단 부자극 형상 ③ Shape of best tip negative pole
다음 단계에서, 형상 파라미터 SH, △SW 및 SL에 관하여, 비(R)(μ300/μ1000)의 데이터 및 비(R)(0.2AT/0.4AT)의 데이터 양쪽이 기준값을 상회하는 각 범위(상기의 "바람직하게는"으로 정해진 범위)를 모두 만족하는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드에 대하여 평가하였다. 또한, 평가한 박막자기헤드의 각 형상 파라미터는, SH = 1.0㎛, △SW = 2.0㎛, SL = 1.5㎛이다.In the next step, with respect to the shape parameters SH, ΔSW and SL, each range in which both the data of the ratio R (μ300 / μ1000) and the data of the ratio R (0.2AT / 0.4AT) exceeds the reference value (the Of the thin film magnetic head having the leading sub-pole which satisfies all of the " preferably " In addition, each shape parameter of the evaluated thin film magnetic head was SH = 1.0 micrometer, (triangle | delta) SW = 2.0 micrometers, and SL = 1.5 micrometer.
도 11은 본 실시예에 관한 박막자기헤드에 관하여 각 형상 파라미터 SH, △SW 및 SL을 각각 원하는 범위내로 하였을 때의 평가결과를 나타내고 있다. 도에서, 횡축은 기자력(mmf), 종축은 기록자계(Hx)를 나타내고 있으며, 또한 파선(●데이터)은 비(R)(μ300/μ1000)를 나타내고, 실선(▲데이터)은 비(R)(0.2AT/0.4AT)를 나타내고 있다.11 shows evaluation results when the shape parameters SH, ΔSW, and SL are respectively within the desired ranges of the thin film magnetic head according to the present embodiment. In the figure, the abscissa indicates the magnetic force (mmf), the ordinate indicates the recording magnetic field (Hx), the broken line (data) indicates the ratio R (μ300 / μ1000), and the solid line (▲ data) indicates the ratio (R). (0.2AT / 0.4AT) is shown.
효과유무의 판정기준으로는, 상기 박막자기헤드는 이미 도 6과 관련해서 설명한 기준값, 즉 종래의 박막헤드의 R(μ300/μ1000) = 0.88 및 R(0.2AT/0.4AT) = 0.805를 만족하고 있는 범위내에서 형성되어 있다. 따라서, 도 5와 관련하여 목표라고 설명한 비교예(선단 부자극을 갖지 않는 박막자기헤드)와의 사이에서, 비교하기로 하였다. 비교예에서는 R(μ300/μ1000) = 0.94, R(0.2AT/0.4AT) = 0.88이다.As a criterion for the presence or absence of an effect, the thin film magnetic head satisfies the reference value already described with reference to FIG. 6, that is, R (μ300 / μ1000) = 0.88 and R (0.2AT / 0.4AT) = 0.805 of the conventional thin film head. It is formed within the range. Therefore, the comparison with the comparative example (thin film magnetic head which does not have a front end magnetic pole) demonstrated as the objective with respect to FIG. 5 was made. In the comparative example, R (μ300 / μ1000) = 0.94, R (0.2AT / 0.4AT) = 0.88.
이에 대해, 도 11에 나타낸 형상 파라미터 SH, △SW 및 SL의 각 범위를 모두 만족하는 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드에서는, R(μ300/μ1000) = 0.92, R(0.2AT/0.4AT) = 0.86이다. 결국, 도 11에 나타낸 평가결과에서는, 비교예에 비해 비(R)(μ300/μ1000) 및 비(R)(0.2AT/0.4AT) 모두 자계변동이 작다는 사실이 판명되었다. 즉, 오버라이트 특성 및 기록번짐 특성 모두 개선되어 있다는 사실이 판명되었다.On the other hand, in the thin film magnetic head having the leading sub-poles satisfying each of the ranges of the shape parameters SH, ΔSW, and SL shown in Fig. 11, R (μ300 / μ1000) = 0.92, R (0.2AT / 0.4AT) = 0.86. As a result, in the evaluation result shown in FIG. 11, it turned out that magnetic field fluctuations are small for ratio R (micro (300) / micro | 1000) and ratio R (0.2AT / 0.4AT) compared with the comparative example. In other words, it was found that both the overwrite characteristics and the recording bleeding characteristics were improved.
④제조방법 ④ Manufacturing method
·선단 부자극을 갖는 박막자기헤드 Thin film magnetic head with tip minor magnetic pole
도 12a∼도 12h는, 본 실시예에 관한 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 제조방법을 공정순서에 따라 나타낸 것이다. 이들 도는 도 7b에 상당하며, 선단 부자극의 작제과정에 있어서의 기판(웨이퍼)의 측면도이다. 또한, 도 1과 관련하여 설명한 재생헤드(RE)에 대해서는 이미 형성이 끝난 것으로 간주하고 설명을 실시하겠다.12A to 12H show a method of manufacturing the thin film magnetic head having the leading sub-pole, according to the present embodiment, in the order of steps. These figures correspond to FIG. 7B and are side views of a substrate (wafer) in the process of constructing the tip non-stimulus. In addition, the playhead RE described with reference to FIG. 1 is assumed to have already been formed and will be described.
우선, 제일 처음 공정에서는(도 12a 참조), 재생헤드(RE)의 제 2 비자성 절연층(7)(도 1 참조) 상에, 재생헤드(RE)의 상측 자기실드층(8)과 겸용되는 기록헤드(WR)의 하부자극(8)을 형성한다. 상기 하부자극(8)은, 전형적으로는 NiFe계 합금 또는 Co계 합금으로 이루어지며, 예를들면 Ni(50)Fe(50), Ni(80)Fe(20), CoNiFe, FeZrN 등으로 할 수도 있다. 미리 스퍼터링법 혹은 증착법으로 도금베이스층(도시생략)을 형성하고, 이어서 전해도금에 의해 수 ㎛ 정도의 막두께로 형성한다. 하부자극(8)을 스퍼터링법으로 성막하는 경우에는, Fe계 합금, Co계합금(CoZr 등)이 이용되며, 이 경우에는 도금베이스층은 필요없다.First, in the first step (see FIG. 12A), on the second nonmagnetic insulating layer 7 (see FIG. 1) of the regeneration head RE, the dual magnetic shield layer 8 of the regeneration head RE is used. The lower magnetic pole 8 of the recording head WR is formed. The lower magnetic pole 8 is typically made of a NiFe-based alloy or a Co-based alloy, for example, Ni (50) Fe (50), Ni (80) Fe (20), CoNiFe, FeZrN, or the like. have. A plating base layer (not shown) is formed in advance by a sputtering method or a vapor deposition method, and is then formed to a film thickness of about several μm by electroplating. In the case of forming the lower magnetic pole 8 by the sputtering method, an Fe-based alloy or a Co-based alloy (CoZr or the like) is used. In this case, a plating base layer is not necessary.
계속해서, 하부자극(8) 상에 기록갭층(9)을 형성한다. 상기 기록갭층(9)은, 예를들면 Al203, SiO2등으로 이루어진다. 그 후의 에칭공정에서 기록갭층의 막두께 가 감소하는 것을 방지하기 위하여, 필요에 따라 기록갭층 상에 보호층(도시생략)을 설치할 수도 있다.Subsequently, the recording gap layer 9 is formed on the lower magnetic pole 8. The recording gap layer 9 is made of Al 2 O 3 , SiO 2, or the like, for example. In order to prevent the film thickness of the recording gap layer from decreasing in the subsequent etching step, a protective layer (not shown) may be provided on the recording gap layer as necessary.
이어서, 기록갭층(9) 상에, 예를들면 감광성 포토레지스트(30)를 스핀코트법으로 피착하고, 상기 레지스트(30)를 그 후의 공정에서 형성되는 선단 부자극의 형상에 따른 형상으로 패터닝한다. 이 때, 선단 부자극의 형상 파라미터의 하나인 "선단 부자극의 코어폭의 넓이 증가분(△SW)"이 획정된다.Subsequently, for example, the photosensitive photoresist 30 is deposited on the recording gap layer 9 by a spin coating method, and the resist 30 is patterned into a shape corresponding to the shape of the tip sub-pole formed in a subsequent step. . At this time, the "width increase (ΔSW) of the core width of the tip secondary magnetic pole", which is one of the shape parameters of the tip secondary magnetic pole, is defined.
다음 공정에서는(도 12b 참조), 레지스트(30)를 마스크로 하여 상부 선단 부자극(22)을 형성한다. 상기 상부 선단 부자극(22)은, 전형적으로는 하부자극(8)과 동일한 재료로 구성될 수도 있다. 미리, 스퍼터링법 또는 증착법으로 도금베이스층(도시생략)을 형성하고, 이어서 전해도금에 의해 형성한다. 상부 선단 부자극(22)을 스퍼터링법으로 성막하는 경우에는, Fe계 합금, Co계 합금(CoZr 등)이 이용되며, 이 경우에는 도금베이스층은 필요없다. 상부 선단 부자극(22)을 형성한 후, 레지스트(30)를 제거한다.In the next step (see FIG. 12B), the upper tip sub-pole 22 is formed using the resist 30 as a mask. The upper tip secondary magnetic pole 22 may typically be made of the same material as the lower magnetic pole 8. In advance, a plating base layer (not shown) is formed by sputtering or vapor deposition, followed by electroplating. In the case of forming the upper tip sub-pole 22 by the sputtering method, an Fe-based alloy or a Co-based alloy (CoZr or the like) is used. In this case, no plating base layer is required. After the upper tip sub-pole 22 is formed, the resist 30 is removed.
다음 공정에서는(도 12c 참조), 갭의 깊이(도 7b 참조)를 바탕으로 상부 선단 부자극(22)의 일단을 규정하고, 상기 선단 부자극(22)이 형성되어 있는 부분 이외의 영역에 있어서의 기록갭층(9) 및 하부자극(8)을 이온밀링에 의해 트리밍한다.이로써, 하부자극(8)에 있어서 볼록(凸)모양으로 남아 있는 부분이 하부 선단 부자극(21)을 구성한다.In the next step (see FIG. 12C), one end of the upper tip sub-pole 22 is defined based on the depth of the gap (see FIG. 7B), and in a region other than the portion where the tip sub-pole 22 is formed. The recording gap layer 9 and the lower magnetic pole 8 are trimmed by ion milling. Thus, a portion of the lower magnetic pole 8 which remains convex in the lower magnetic pole 8 constitutes the lower leading sub-pole 21.
다음 공정에서는(도 12d 참조), 상부 선단 부자극(22)과 노출된 하부자극(8)을 덮도록 알루미나층(32)을 형성한다.In the next step (see FIG. 12D), an alumina layer 32 is formed to cover the upper leading sub-pole 22 and the exposed lower magnetic pole 8.
다음 공정에서는(도 12e 참조), 래핑(lapping)이나 폴리싱(polishing) 등에 의해 알루미나층(32)과 상부 선단 부자극(22)의 표면을 연마하고, 평탄화를 수행한다. 이와 같은 평탄화를 수행하는 의도는, 기판상의 요철을 없앰으로써 그 후의 공정에서 레지스트를 피착할 때 위치맞춤의 정도(精度)를 확보하고, 상부자극 등의 패터닝을 할 때 정도향상을 꾀하는 것에 있다. 이 때, 선단 부자극의 형상 파라미터의 하나인 "선단 부자극의 길이(SL)"가 획정된다.In the next step (see FIG. 12E), the surfaces of the alumina layer 32 and the upper tip sub-pole 22 are polished by lapping or polishing, and planarized. The intention of performing such a planarization is to eliminate the irregularities on the substrate, to secure the accuracy of alignment when depositing the resist in a subsequent step, and to improve the accuracy when patterning the upper stimulus or the like. At this time, the "length SL of the tip sub-pole" which is one of the shape parameters of the tip sub-stimulus is defined.
다음 공정에서는(도 12f 참조), 알루미나층(32) 위에, 비자성 절연층(10, 11)으로 둘러싸인 기록코일(12)을 형성한다. 이 공정은, 본 발명에 직접 관계하지 않기 때문에 간단하게 설명하기로 한다. 우선, 포토레지스트를 피착하여 적절하게 패터닝을 수행하고, 열경화하여 기록코일(12)로부터 하방 부분의 절연층(10)을 형성한다. 그 후, 소용돌이 모양의 기록코일(12)을 형성하고, 또한 포토레지스트의 피착, 패터닝, 열경화 등을 거쳐 기록코일(12)의 주위 및 상방에 절연층(11)을 형성한다. 이 때, 소용돌이 모양의 기록코일(12)의 중심부 영역(도 1에 있어서 13으로 나타낸 부분)에 상당하는 부분을 제거하여 구멍을 형성한다. 이 구멍은, 그 후의 공정에서 상부자극(16)이 형성되었을 때에 당해 구멍을 통해 하부자극(8)과 접속하기 위한 것이다.In the next step (see FIG. 12F), the recording coil 12 surrounded by the nonmagnetic insulating layers 10 and 11 is formed on the alumina layer 32. This step will be described simply because it does not directly relate to the present invention. First, a photoresist is deposited to suitably pattern and thermally cured to form an insulating layer 10 below the recording coil 12. Thereafter, a spiral recording coil 12 is formed, and an insulating layer 11 is formed around and above the recording coil 12 through deposition, patterning, thermosetting, and the like of the photoresist. At this time, a portion corresponding to the central region (part shown by 13 in Fig. 1) of the vortex recording coil 12 is removed to form a hole. This hole is for connecting with the lower magnetic pole 8 through the hole when the upper magnetic pole 16 is formed in a subsequent step.
다음 공정에서는(도 12g 참조), 상부 선단 부자극(22) 및 비자성 절연층(11) 상에 도금베이스층(도시생략)을 형성하고, 또한 감광성 포토레지스트(33)를 스핀코트법으로 피착하여, 상기 레지스트(33)를 그 후의 공정에서 형성되는 상부자극의 형상에 따른 형상으로 패터닝한다.In the next step (see Fig. 12G), a plating base layer (not shown) is formed on the upper tip sub-pole 22 and the nonmagnetic insulating layer 11, and the photosensitive photoresist 33 is deposited by spin coating. Then, the resist 33 is patterned into a shape corresponding to the shape of the upper magnetic pole formed in a subsequent step.
마지막 공정에서는(도 12h 참조), 레지스트(33)를 마스크로 하여 비자성 절연층(11) 및 상부 선단 부자극(22) 상에 전기도금에 의해 수 ㎛의 두께로 상부자극(16)을 형성한다. 또한, 레지스트(33)를 제거한 후, 상부자극(16) 이외에서 노출되어 있는 도금베이스층을 이온밀링에 의해 제거한다. 그 후, 자기변환기(5)의 양단의 단자에 접속하는 전극패드(도시생략)나 기록코일(12)의 전극패드(도시생략)를 형성한다.In the last step (see FIG. 12H), the upper magnetic pole 16 is formed to a thickness of several micrometers by electroplating on the nonmagnetic insulating layer 11 and the upper leading end magnetic pole 22 using the resist 33 as a mask. do. After the resist 33 is removed, the plating base layer exposed outside the upper magnetic pole 16 is removed by ion milling. Thereafter, electrode pads (not shown) and electrode pads (not shown) of the recording coil 12 connected to the terminals of both ends of the magnetic transducer 5 are formed.
마지막으로, 복수의 자기헤드가 동시에 형성된 웨이퍼로부터 개개의 자기헤드를 잘라내어, 각 자기헤드를 부상면(ABS)으로부터 최종 마무리선까지 기계적으로 연마한다. 상기 최종 마무리선은 갭의 깊이(도 7b 참조)에 의해 결정되며, 이 때, 선단 부자극의 형상 파라미터의 하나인 "선단 볼록부 높이(SH)"가 획정된다.Finally, the individual magnetic heads are cut out from the wafer on which the plurality of magnetic heads are formed simultaneously, and each magnetic head is mechanically polished from the floating surface ABS to the final finish line. The final finish line is determined by the depth of the gap (see FIG. 7B), where "tip convex height SH", which is one of the shape parameters of the tip sub-pole, is defined.
이상에 설명한 도 12a∼도 12h의 공정에 의해, 본 실시예에 관한 독특한 형상을 가진 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드를 제조할 수 있다.12A to 12H described above, a thin film magnetic head having a tip sub-pole having a unique shape according to the present embodiment can be manufactured.
·추가적인 상부자극 자체의 성형방법 Forming method of additional upper stimulation itself
도 12a∼도 12h의 공정에 의해 제조된 박막자기헤드에 대하여, 필요에 따라 본 출원인이 이전에 제안한 바와 같이(일본특허공개 평10-184780호), 상부자극(16)의 폴(16a)을 트리밍하여 원하는 형상으로 정형함으로써, 특성을 한층 더 향상시킬수도 있다.With respect to the thin film magnetic head manufactured by the process of FIGS. 12A to 12H, as previously proposed by the applicant (Japanese Patent Laid-open No. Hei 10-184780), the pole 16a of the upper magnetic pole 16 was removed as necessary. By trimming and shaping to a desired shape, the characteristic can be further improved.
도 13a∼도 13d는 웨이퍼면에 대하여 이론밀링에 의한 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내고 있다. 우선, 도 13a 및 도 13b에 나타낸 바와 같이, 기판(웨이퍼) 상에 상부자극(16)까지 형성한 후, 상부자극(16)의 트레일링·에지 근방에만 창이 열리도록 패터닝된 보호막(34) 혹은 보호용 레지스트를 피착하고, 이온밀링에 의해 트리밍을 실시한다. 상기 이온밀링은, 도 13c에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 회전시키면서 소정각도(θ)로 요동시켜 부상면측으로부터 연마가공하는 것이다. 이 방법에 의해, 상부자극(16)의 상면이 그다지 깎이지 않고도, 측면을 원하는 정도로 연마할 수 있다. 그리고, 도 13d에 나타낸 바와 같이, 보호막(34)을 제거한 후, 웨이퍼로부터 잘라내어 부상면에서부터 최종 마무리선까지 연마가공한다.13A to 13D show a manufacturing process in the case where trimming by theoretical milling is performed on the wafer surface. First, as shown in FIGS. 13A and 13B, after forming the upper magnetic pole 16 on the substrate (wafer), the protective film 34 patterned to open the window only near the trailing edge of the upper magnetic pole 16 or A protective resist is deposited and trimmed by ion milling. As shown in Fig. 13C, the ion milling is polished from the floating surface side by rocking the wafer at a predetermined angle θ while rotating the wafer. By this method, the side surface can be polished to a desired degree without shaping the upper surface of the upper magnetic pole 16 much. 13D, after removing the protective film 34, it is cut out of the wafer and polished from the floating surface to the final finishing line.
도 14a∼도 14c는 웨이퍼면에 대하여 FIB 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내고 있다. 우선, 도 14a 및 도 14b에 나타낸 바와 같이, 기판(웨이퍼) 상에 상부자극(16)까지 형성한 후, 상부자극(16)의 트리밍·에지 근방에 초점을 정한 집속이온빕(FIB)에 의해 트리밍을 실시한다. 그리고, 도 14c에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼로부터 잘라내어 부상면에서부터 최종 마무리선까지 연마가공한다.14A to 14C show a manufacturing process when FIB trimming is performed on the wafer surface. First, as shown in FIGS. 14A and 14B, after the upper magnetic pole 16 is formed on the substrate (wafer), the focusing ion bib (FIB) focuses on the trimming edge of the upper magnetic pole 16. Perform trimming. As shown in Fig. 14C, the wafer is cut out from the wafer and polished from the floating surface to the final finish line.
도 15a 및 도 15b는 부상면에 대하여 이온밀링에 의한 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼로부터 각각의 자기헤드를 잘라내어, 부상면으로부터의 연마가공을 실시한 후(즉, 슬라이더가공을 실시한 후), 부상면상에 있어서 상부자극(16)의 사이드에지 근방에만 창이 열리도록 패터닝된 보호막 등(도시생략)을 피착하여 이온밀링에 의해 트리밍을 실시한다.15A and 15B show a manufacturing process when trimming by ion milling is performed on the floating surface. As shown, each magnetic head is cut out of the wafer and polished from the floating surface (ie, after the slider processing), so that the window is opened only near the side edge of the upper magnetic pole 16 on the floating surface. A patterned protective film or the like (not shown) is deposited and trimmed by ion milling.
도 16a 및 도 16b는 부상면에 대하여 FIB 트리밍을 실시한 경우의 제조공정을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼로부터 각각의 자기헤드를 잘라내어 부상면으로부터의 연마가공을 실시한 후(즉, 슬라이더가공을 실시한 후), 부상면상에 있어서 상부자극(16)의 사이드에지부에 초점을 정한 FIB에 의해 트리밍을 실시한다.16A and 16B show a manufacturing process when FIB trimming is performed on the floating surface. As shown, after cutting each magnetic head from the wafer and performing polishing from the floating surface (i.e., after performing the slider processing), the FIB focusing on the side edge of the upper magnetic pole 16 on the floating surface. Trim by.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관한 박막자기헤드 및 그 제조방법에 의하면, 선단 부자극을 갖는 복합형 자기헤드 혹은 유도형 기록재생 박막헤드에 있어서, 고주파 오버라이트 특성의 악화원인이 되는 투자율 저하에 따른 기록자계의 저하, 혹은 저주파 기록번짐 특성의 악화원인이 되는 기자력 증가에 따른 기록자계의 증대와 같은 문제를 해소할 수 있다. 이로써, 양호한 고주파 특성과 기록번짐 특성을 가진 박막자기헤드의 제조가 가능해지며, 선단 부자극을 갖는 박막자기헤드의 당초 목적인, 트랙폭의 규정, 기록번짐의 감소를 달성할 수 있어, 고(高)기록밀도화를 실현할 수 있게 된다.As described above, according to the thin film magnetic head and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the magnetic permeability of the composite magnetic head or inductive recording and reproducing thin film head having the leading sub-pole is a cause of deterioration of the high frequency overwrite characteristics. It is possible to solve a problem such as a decrease in the recording magnetic field caused by the recording field or an increase in the recording magnetic field due to the increase in the magnetic force which causes the deterioration of the low frequency recording bleeding characteristic. This makes it possible to manufacture a thin film magnetic head having good high frequency characteristics and recording bleeding characteristics, and to achieve a track width, a reduction in recording bleeding, which is the original purpose of the thin film magnetic head having a tip negative pole. Recording density can be realized.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |